Устройство короткозамыкателя и отделителя

Кратко расскажем о конструкции электромеханических аппаратов, изображенных выше, это будет полезно при объяснении их принципа работы. Начнем с отделителя, его упрощенный чертеж представлен ниже (рис.3 1).

Рисунок 3. 1) конструкция отделителя; 2)конструкция короткозамыкателя

Обозначения (часть 1 конструкция отделителя):

• А1 – стойки изоляторы.
• B1 – поворотные штанги с установленными контактами ножами.
• С1 – пружинный механизм, приводящий в движение поворотные штанги.
• D1 – платформа.
• E1 – шкаф с электромагнитным «спусковым» механизмом, освобождающим пружинный привод, разводящий контактные части.

Как сами устройства, так и механика их работы не отличаются сложностью. Мы уже упоминали, что применение отделителя производится при снятом напряжении с сети, то есть, когда включаются выключатели на питающей магистрали. Следовательно, на разъединители можно не устанавливать специальные вакуумные дугогасительные контактные камеры.

Теперь рассмотрим основные элементы конструкции короткозамыкателя (рис.3 2):

• A2 – основная (опорная) штанга-изолятор.
• В2 – неподвижная штанга с контактными ножами.
• С2 – пружинный привод.
• D2 – платформа, на которой установлен короткозамыкатель.
• E2 – шкаф для электромагнитного привода и трансформатора тока.
• F2 – подвижная заземленная штанга, замыкающая полюса короткозамыкателя.

Конструктивно короткозамыкатель КЗ-35, а также другие модели, создающие искусственное межфазное КЗ, имеют несколько отличий от представленного на рисунке устройства. Поскольку имитируется линейное замыкание, то подвижная не соединена с «землей», она подключается к другой фазе. Соответственно, конструкция снабжена еще одним изолятором-стойкой.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В настоящее время разработаны типовые схемы высоковольтных подстанций без выключателей на питающей линии. Это позволяет удешевить и упростить оборудование при сохранении высокой надежности. Для замены выключателей на стороне высокого напряжения используются короткозамыкатели и отделители.

Короткозамыкатель — это быстродействующий контактный аппарат, который по сигналу релейной защиты создает искусственное КЗ сети.

Короткозамыкатели наружной установки с приводом ШПК (привод короткозамыкателя в шкафу) и трансформатором тока ТШЛ 0,5 (трансформатор тока шинный, с литой изоляцией, класс точности 0,5) предназначены для создания искусственного короткого замыкания (двухфазного у КЗ-35 или на землю у КЗ-110, КЗ-220) при повреждениях в трансформаторе. Под воздействием защиты замыкание вызывает отключение выключателей, установленных на питающих концах линий.

Управление короткозамыкателем осуществляется приводом ШПК, причем включается короткозамыкатель автоматически под действием пружинного механизма при срабатывании привода от сигнала релейной защиты. При необходимости короткозамыкатель может быть включен также вручную. Отключается короткозамыкатель только при ручном оперировании.

Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод. Если в обычном разъединителе скорость отключения очень мала, то в отделителе процесс отключения длится 0,5-1,0 с. Отделитель отсоединяет поврежденные участки электрической цепи после отключения защитного выключателя. Выключатель срабатывает от искусственного короткого замыкания, создаваемого короткозамыкателем.

Отделители представляют собой двухколонковый разъединитель с ножами заземления (ОДЗ); одним ОДЗ-1А, ОДЗ-1Б, двумя ОДЗ-2 или без них (ОД), управляемый приводом ШПО (привод отделителя в шкафу). До 110 кВ включительно три полюса отделителя соединяются в общий трехполюсный аппарат и управляются одним приводом ШПО.

Отделители на 220 кВ выполняются в виде трех отдельных полюсов, каждый из которых управляется самостоятельным приводом.

Отключение отделителя происходит автоматически под действием заведенных пружин при срабатывании блокирующего реле или отключающего электромагнита, освобождающих механизм свободного расцепления привода. Включение отделителя производится вручную.

Конструкции короткозамыкателей и отделителей:

На рис. 4.1.1. показан короткозамыкатель на напряжение 35 кВ КЗ-35. В скобках приведены размеры для короткозамыкателя на 110 кВ.

Рис. 4.1.1 Короткозамыкатель КЗ-35

На стальной коробке 1 установлен опорный изолятор 2. Вверху опорного изолятора расположен неподвижный контакт 3, находящийся под высоким напряжением. Подвижный заземленный контакт — нож 4 укреплен на валу 5 привода короткозамыкателя. Основание 1 изолировано от земли. На вал 5 действует пружина привода, которая заводится в отключенном состоянии. Для включения подается команда на электромагнит привода, который освобождает защелку механизма. Под действием пружины нож перемещается в вертикальной плоскости и заземляет контакт 3. Время включения такого короткозамыкателя 0,15-0,25 с.

Рис. 4.1.2. Отделитель

В основу конструкции отделителя ОД-220 на напряжение 220 кВ положен двухколонковый разъединитель с вращением ножей 1 в горизонтальной плоскости, рис. 4.1.2 Приведение в движение колонок 2 осуществляется пружинным приводом 3 с электромагнитным управлением. Во включенном положении пружины привода заземлены. При подаче команды пружина освобождается и контакты расходятся за время 0,4-0,5 с.

Это интересно: Греется ноль в электропроводке — причины и способы устранения

Достоинства и недостатки

Отделители и короткозамыкатели в открытом виде не очень качественно работают в неблагоприятные погодные условия. Из-за этого была создана некая конструкция с системой контакта, помещенная в камеру с элегазом.

Установка с 35 киловаттами использует 2 полюса. Более мощные (110 киловатт и более) используется один полюс. Типичные короткозамыкатели срабатывают очень долго и поэтому целесообразней пользоваться устройством, в основе которого пороховой заряд. Взрыв его запускает нож в движение.

Важно знать, что контролируя состояние аппаратов, в первую очередь нужно проверять изоляцию на всех деталях. Вот и все, что хотелось рассказать вам о принципе работы, конструкции и назначении короткозамыкателей и отделителей

Надеемся, информация была для вас полезной и понятной!

Вот и все, что хотелось рассказать вам о принципе работы, конструкции и назначении короткозамыкателей и отделителей. Надеемся, информация была для вас полезной и понятной!

Советуем также прочитать:

Современная организация высоковольтных ЛЭП не предусматривает использование выключателей в узловых точках, подключенных к питающим линиям. Вместо них на большинстве подстанций используются короткозамыкатели и отделители

Такая концепция позволила, сохраняя высокий уровень надежности, существенно снизить стоимость оборудования и, что не маловажно, упростить его. Об устройстве этих электрических аппаратов и принципе действия будет рассказано ниже

Совместная работа короткозамыкателя с отделителем

Теперь рассмотрим связку ОД-КЗ на примере подстанции с двумя трансформаторными группами, запитанными от одной входящей ЛЭП.

Пример подстанции с ОД-КЗ

Обозначения:

• Вк1 – силовой выключатель ВЛ (замкнут).
• Вк2, Вк3 – силовые защитные выключатели на низкой стороне (замкнуты).
• Вк4 – секторный выключатель (разомкнут).
• Кз1, Кз2 – короткозамыкатели (разомкнуты).
• Од1, Од2 – отделители (замкнуты).
• Тр1, Тр2 – силовые трансформаторы 220/10

Для получения представления как работает данная схема, рассмотрим ситуацию с выходом из строя одного из трансформаторов:

1. Представим, что в Тр2 нарушилась изоляция, что привело к образованию электроразрядов разлагающих масло, что обнаруживает газовое реле и подает соответствующий сигнал на щит управления короткозамыкателя Кз2.
2. Сигнал, поступивший на блокирующее реле, приводит к его срабатыванию. Механизм разблокируется и пружинным приводом осуществляется толчок подвижной штанги, в результате замыкаются две фазы.
3. Это включает Вк1, что приводит к отключению питающей линии обесточиванию Tp1 и Tp2. КЗ также вызывает соответствующую реакцию релейной защиты Tp2, она отключает Вк3 (снимается нагрузка) и запускает Од2. Поскольку у последнего самая низка скорость срабатывания, он приводится в действие последним, когда ВЛ и нагрузка отключены.
4. Через определенную выдержку Вк1 вновь подключает ЛЭП (срабатывает система автоматического повторного включения).
5. Автоматика ввода резерва включает Вк4.

По итогу на подстанции работает только Тр1, от которого запитываются обе секции.

Принцип действия

Трансформатор – это приспособление, представляющее собой электромагнитное устройство с 2-я (и более) обмотками. Этот аппарат предназначен в основном для превращения переменного тока с одного напряжения в другой. Трансформация энергии происходит благодаря магнитному полю. Трансформаторные будки в основной части используются для проведения электричества на большущие расстояния, при всем этом разделяют и рассылают ее на приемники, выпрямители, усилители различного типа устройств. Основной составной частью вышеуказанного приспособления есть провод с обмотками. Для качественно работы в трансформаторах устанавливаться короткозамыкатели и отделители, которые регулируют исправность аппарата.

Кратко о короткозамыкателе

Короткозамыкатель – это устройство, которое создает в электрических линиях неестественное короткое замыкание. Где же применяются такие приспособления? Прежде всего аппарат устанавливается в трансформаторах. Его используют с целью обеспечить отключение неисправного трансформатора после того, как было создано короткое замыкание во время действия релейной защиты линии которую питает. После этого и трансформатор, и линия отключаются от электросети.

Как работает короткозамыкатель? Аппарат работает на 2 или же на 1 полюс, зависимо от вольтажа. Установки, имеющие 35кВ работают с двумя полюсами, а при напряжении в 110кВ или более находит применение один полюс. Можно наглядно рассмотреть фото и схему КЗ, чтобы понять из чего он состоит.

Схема короткозамыкателя КЗ–35: (1 – стальная коробка; 2 – опорный изолятор; 3 – недвижимый контакт; 4 – движущийся заземленный нож (контакт); 5 – вал).

У короткозымыкательной передачи есть пружина, отвечающая за включение движущегося ножа на недвижимый контакт, который в данный момент под напряжением. Релейная защита подает импульс, запуская привод, но отключается вручную. Во избежание возникновения дуги и поломки прибора нужно увеличить резвость ножа. В подобных конструкциях короткозамыкатель включается за 0,15 – 0,5 с.

Кратко об отделителе

Отделитель – это своеобразный разъединитель, быстро отключающий сеть без тока, когда на тот пойдет об этом команда. Его можно отличить от разъединителя благодаря приводу в виде пружины, находящемуся на отделителе. Включение этого приспособления проводится ручным способом. Отделители могут, так же иметь заземленную ножку с одной стороны или же с обеих. Рассмотрим на фото и схеме ниже из чего состоит отделитель:

Схема отделителя ОД–220: (1 – 2-х колонковый разъединитель с ножом, который вращается; 2 – колонки; 3 – привод в виде пружин).

Ознакомившись со схемой, посмотрим, как работает отделитель. Он отключает цепь (без тока) или ток намагничивания, но отключить ток короткого замыкания, появившегося во время запуска короткозамыкателя нельзя. И через этот нюанс в схемах ОД и КЗ есть блокировка, которая не дает отделителю выключиться при условии, что через трансформатор проходит ток. Где применяется это приспособление? В трансформаторной будке, для стабилизации ее работы.

Также, чтобы отделитель не отключался в конструкцию введено токовое реле, которое подключено непосредственно к трансформатору тока находящийся в короткозамыкателе. После отключения линии реле замкнет контакт и конденсатор, что приведет его к работе. Далее, благодаря конденсатору 2 сработает отключение.

Меры безопасности.

При монтаже, испытаниях, включении, эксплуатации и ремонте короткозамыкателей необходимо руководствоваться действующими “Правилами безопасной эксплуатации электроустановок ”.
Обслуживание короткозамыкателей допускается лицами, прошедшими проверку знаний ПТЭ и ПТБ и имеющими соответствующую квалификационную группу.
Запрещается производить операции с короткозамыкателями, изоляторы которых имеют сколы и трещины.
При наладке, пробном включении и при проверке работы гидравлических буферов короткозамыкателя необходимо применять меры предосторожности от возможного попадания персонала в зоны движения рычагов, тяг, ножей.
Не допускать наличия на подвижных частях изделия посторонних предметов (ключей, болтов и т.д.).
Не допускать во время работы, наладки, обслуживания и ремонта ударов по телу и фланцам изоляторов.
При опробовании персоналу запрещается находится на короткозамыкателе

2.2. Конструкции короткозамыкателей и разъединителей

На рис. 2.1 показан короткозамыкатель на напряжение 35 кВ КЗ-35. В скобках приведены размеры для короткозамыкателя на 110 кВ.
Рис. 2.1  Короткозамыкатель КЗ-35
На стальной коробке 1 установлен опорный изолятор 2. Вверху опорного изолятора расположен неподвижный контакт 3, находящийся под высоким напряжением. Подвижный заземленный контакт — нож 4 укреплен на валу 5 привода короткозамыкателя. Основание 1 изолировано от земли. На
вал 5 действует пружина привода, которая заводится в отключенном состоянии. Для включения подается команда на электромагнит привода, который освобождает защелку механизма. Под действием пружины нож перемещается в вертикальной плоскости и заземляет контакт 3. Время включения такого короткозамыкателя 0,15-0,25 с.

Рис. 2.2 Отделитель ОД-220

В основу конструкции отделителя ОД-220 на напряжение 220 кВ положен двухколонковый разъединитель с вращением ножей 1 в горизонтальной плоскости, рис. 2.2. Приведение в движение колонок 2 осуществляется пружинным приводом 3 с электромагнитным управлением. Во включенном положении пружины привода заземлены. При подаче команды пружина освобождается и контакты расходятся за
время 0,4-0,5 с.

2.3. Принцип действия отделителей и короткозамыкателей

В качестве примера применения короткозамыкателей и отделителей на рис. 2.3. приведена схема питания от одной линии двух трансформаторных групп Т1 и Т2.

 220кВ

Рис. 2.3. Схема коммутации с отделителями и короткозамыкателямиВ схему кроме быстродействующих короткозамыкателей КЗ-1 и КЗ-2, введены отделители ОД-1 и ОД-2, которые при нормальном режиме работы замкнуты. Допустим вследствие ухудшения изоляции трансформатора Т1 внутри него возникают электрические разряды, которые приводят к разложению масла и выделению газа. Газовые пузырьки, поднимаясь вверх, приводят к срабатыванию газового реле. По сигналу этого реле включается короткозамыкатель и в цепи возникает искусственное короткое замыкание. Под действие тока КЗ срабатывает выключатель защиты В1 и оба трансформатора Т1 и Т2 обесточиваются. С помощью релейной защиты трансформатора Т1 отключается также выключатель В2, после чего с некоторой выдержкой отключается отделитель ОД1. Затем, так как режим искусственного КЗ оказался отключенным, снова включается выключатель В1, то есть срабатывает АПВ (автоматическое повторное включение) этого выключателя. Если до аварии выключатель В4 был отключен, то после включения выключателя В1 он может быть включен, то есть сработает АВР (автоматический ввод резерва).При этом будет восстановлено питание потребителей на шинах 10 кВ первой трансформаторной группы.Эффективность такой схемы тем выше, чем больше номинальное напряжение сети. Указанный эффект достигается за счет отсутствия выключателей на стороне 35-220 кВ, а также аккумуляторных батарей и компрессорных установок. Уменьшается площадь подстанции. Сокращаются сроки строительства.

Назначение короткозамыкателя и отделителя

Кратко расскажем, для чего предназначен каждый из коммутационных аппаратов:

Основная задача отделителей – произвести оперативное отключение обесточенного проблемного сегмента сети. По сути, этот контактный аппарат является разъединителем со скоростью срабатывания 500-1000 мс. Конструкция может иметь заземление или быть изолированной от него. Отделитель ОД-220

В сетях с классом напряжения до 110,0 кВ применяются трехполюсные аппараты, управляемые общим пусковым приводом. Для 220 кВ и выше используются однополюсные устройства (по одному на фазу). Отключаются отделители автоматически, а включаются вручную. Управление разъединителями осуществляется релейной защитой.

Короткозамыкателями называют быстродействующие приводы, используемые для создания искусственного замыкания в линии с целью вызвать ее защитное отключение. В такой операции возникает необходимость в случае возникновения нештатной ситуации или аварии, например, при повреждениях трансформаторов. Короткозамыкатель КЗ-110

В зависимости от конструкции замыкание производится между фазами (в сетях до 35,0 кВ) или одной из фаз на «землю», для линий с классом напряжения от 110,0 кВ. Включается короткозамыкатель автоматически, при срабатывании релейной защиты, но если возникнет необходимость, процесс может быть запущен вручную. Что касается отключения, то для него автоматический режим не предусмотрен.